Usinagem de aço inoxidável 101: um guia definitivo para iniciantes e especialistas

Neste artigo, você dará uma olhada nas inúmeras aplicações que a usinagem de aço inoxidável possui em diferentes setores. Da aviação à ecoenergia, vamos revelar como as peças usinadas de aço inoxidável auxiliam outras tecnologias no desenvolvimento de infraestruturas modernas.

O que é Aço inoxidável?

O aço inoxidável é uma liga metálica composta por muitos elementos, incluindo ferro, níquel, cromo, molibdênio, etc.

É um dos metais mais populares para a maioria das aplicações devido à propriedade de resistência à corrosão, entre outras características mecânicas e físicas.

Aço inoxidável usinável superior

· Aço Inoxidável Duplex

O aço inoxidável 303 é caracterizado pela habilidade de usinagem e alta eficiência de corte devido ao seu baixo teor de enxofre. Isso o torna conveniente durante a quebra de cavacos. Seu componente de enxofre facilita um acabamento com bordas sem rebarbas e desgaste mínimo da ferramenta.

O que o torna adequado para tarefas de usinagem complexas e precisas, como rosqueamento e furação.

Diagrama de fases de aço inoxidável duplex

Diagrama de fases de aço inoxidável duplex

· Aço Inoxidável 316

A usinagem do aço inoxidável 316 pode parecer visivelmente difícil porque é tenaz e propenso ao endurecimento por trabalho. A escolha de ferramentas de corte e condições de usinagem otimizadas para prevenir ou minimizar o endurecimento por trabalho. Isso é exatamente o que garante os resultados de usinagem apropriados.

Além disso, a boa aplicação dos refrigerantes e a correta execução dos cavacos entre os cavacos e as arestas de corte tornam a usinagem mais eficaz.

· Precipitação: Aço Inoxidável Endurecido

O aço inoxidável 17-4 apresenta um certo nível de usinabilidade, mas pode ser mais difícil de trabalhar do que outras classes.

O tratamento térmico adequado imediatamente antes dos tratamentos de usinagem melhora a capacidade de usinagem dos materiais. Você pode usá-lo para reduzir o desgaste da ferramenta e problemas de endurecimento.

· Aços Inoxidáveis Austeníticos

O aço inoxidável 304 apresenta boa usinabilidade, mas também possui o endurecimento que ocorre durante a usinagem. Manter velocidades de corte, bicos e uso de refrigeração precisos e escolher as ferramentas corretas é a principal maneira de reduzir o endurecimento.

· Aços Inoxidáveis Martensíticos

É um grande desafio usinar aço inoxidável 440C, que é conhecido por sua alta resistência ao desgaste e abrasividade. As ferramentas de metal duro de alta resistência ao desgaste, normalmente utilizadas para usinagem de liga de alumínio 440C, são utilizadas para este processo.

Garantir um corte favorável controlando as forças de corte e os parâmetros de usinagem ideais é crucial para produzir uma superfície desejável.

Propriedades do aço inoxidável que o tornam adequado para usinagem.

Resistência à corrosão: A capacidade do aço inoxidável de resistir à corrosão garante que as peças usinadas sejam resistentes à degradação, mesmo em ambientes extremos.

Força e Resistência: As características exclusivas de resistência e tenacidade do aço inoxidável permitem que ele resista às forças de usinagem e mantenha a alta estabilidade dimensional das peças acabadas.

Endurecimento de trabalho: O aço inoxidável pode experimentar um aumento na dureza e na resistência através do fenômeno de endurecimento durante a usinagem. Mas a seleção adequada da ferramenta e os parâmetros de corte são muito importantes para controlar esse efeito.

Condutividade térmica: A propriedade de condutividade térmica do aço inoxidável difere e dissipa o calor da ferramenta, o que evita o desgaste excessivo da ferramenta e o comportamento consistente da máquina.

Técnicas e Processos para Usinagem de Aço Inoxidável

· Seleção de ferramenta de corte

Você considera a classe e o tipo de revestimento e formato da ferramenta de corte para minimizar despesas e aumentar a resistência. Para fazer peças de aço inoxidável, ferramentas de metal duro ou aço rápido são frequentemente selecionadas com camadas específicas como TiN ou TiAlN porque o material é duro e abrasivo. Isto ajuda a reduzir o desgaste da ferramenta e garante a precisão dimensional.

Métodos de usinagem

  • Girando: Você gira a peça de trabalho enquanto segura a ferramenta de ponta única para fazer uma peça de trabalho redonda. O torneamento pode ser muito versátil, proporcionando tolerância estreita e boa qualidade de superfície que o tornam adequado para a fabricação de eixos, buchas ou cilindros.
  • Fresagem: Remova o material da peça de trabalho com ferramentas de corte rotativas praticamente para fabricar múltiplos formatos, ranhuras e relevos. A fresagem auxilia na produção de formas complexas e é muito eficaz na fabricação de componentes como engrenagens, suportes e carcaças em pequenas quantidades.
Fresadora CNC

Fresadora CNC

  • Perfuração: Você faz furos na peça de trabalho girando as brocas. A furação é a principal operação de montagem e usinagem de componentes; ele cria furos pré-dimensionados em peças de aço inoxidável, como válvulas, flanges e conexões.
Máquina de perfuração CNC

Máquina de perfuração CNC

  • Corte a laser: Você usa um feixe de laser bem direcionado que aquece ou evapora o aço inoxidável para obter cortes muito precisos que causam perda mínima de material. O corte a laser é rápido e preciso, tornando-o a ferramenta certa para criar formas complexas em folhas finas.
  • Música eletrônica (Usinagem por descarga elétrica): Você emprega este método de descarga elétrica para vaporizar e cortar material da peça de trabalho, criando formas avançadas com extrema precisão. A EDM é comprovadamente altamente eficaz em materiais difíceis de usinar, como aço endurecido, criando matrizes, moldes e ferramentas complexas para processos de fabricação.
Máquina EDM

Máquina EDM

  • Esmerilhamento: Você retira material da superfície de uma peça de trabalho retificando-a com discos rígidos, resultando em tolerâncias estreitas e alta qualidade de superfície. A retificação, por outro lado, é vital para componentes de precisão onde a precisão dimensional e a qualidade da superfície são altamente cruciais.
  • Usinagem CNC: você está na posição de ter controle total sobre as operações de usinagem que permitem a complexidade da geometria e do tamanho da peça, ou as mais apertadas. Este processo de usinagem CNC fornece repetibilidade e eficiência precisas, o que economiza muito tempo de processamento e despesas gerais.

Considerações para usinagem de aço inoxidável

A escolha dos equipamentos e a aplicação adequada dos refrigerantes, bem como os métodos de fixação, também são fatores decisivos para a usinagem CNC, e esses fatores não são triviais.

A carga que os cavacos devem suportar é reduzida e o acabamento superficial é aperfeiçoado com a geração de calor e o manejo de evacuação de cavacos no centro disso.

Fatores que influenciam a usinagem de aço inoxidável.

  • Composição do material da peça: Você conta tanto a composição da liga do aço inoxidável, que inclui teor de cromo e níquel, quanto a usinabilidade e a tendência ao endurecimento por trabalho.
  • Geometria da peça: Você pensa em quão pequena ou grande é a peça e, assim, decide a melhor estratégia de usinagem a ser usada, que atenderá às variáveis da máquina.
  • Parâmetros de corte: você controla a velocidade de corte, a taxa de avanço e a profundidade de corte de acordo com o tipo de aço inoxidável, as ferramentas e o acabamento superficial, alterando o tipo, as ferramentas de corte e o acabamento superficial. O desgaste da ferramenta e a ausência de material aumentam à medida que é aplicado o melhor material durável que você usará.
  • Rigidez da Máquina: Produção da máquina-ferramenta com foco em sua estabilidade e rigidez para suportar as grandes forças de corte duro em aço inoxidável. Isso também serve para reduzir a vibração e a deflexão, o que leva a mais precisão dimensional e acabamento superficial.

Desafios e Soluções em Usinagem de Aço Inoxidável.

· Endurecimento por Trabalho

O endurecimento a frio durante a usinagem é um fator problemático. Confere à ferramenta uma vida útil mais longa e um material de trabalho resistente, fazendo com que o material de trabalho fique menos usinado. Você terá que simplificar os parâmetros de desbaste para reduzir a geração de calor e escolher ferramentas de aço rápido ou cobalto juntamente com revestimentos de superfície aplicados.

· Controle de cavacos

O corte pode levar à formação incontrolada de cavacos e erupções envolvendo a ferramenta e, às vezes, o componente danificado. As fresas abrasivas utilizam quebra-cavacos, sprays de refrigeração adequados e taxas de avanço adequadas para lascar o material e expelir as sobras de maneira eficaz. Isso garante a não quebra dos cavacos e o desgaste mínimo da ferramenta de corte durante o processamento de aço inoxidável em ambas as operações.

· Desgaste e vida útil da ferramenta

Este problema de desgaste da ferramenta está relacionado com a alta velocidade de corte do aço inoxidável, o que resulta na alteração tanto do volume de produtos produzidos quanto do orçamento. Com abordagens como a seleção de materiais e revestimentos de ferramentas, a seleção de velocidades de corte e avanços e o uso de técnicas de controle de cavacos, a vida útil da ferramenta pode ser estendida.

Melhores práticas de usinagem de aço inoxidável

1. Preparação de Materiais

Você trabalha para garantir que as ferramentas sejam redondas, limpas na textura da superfície e o trabalho seja intenso o suficiente para deixar os furos desprovidos de falhas nas superfícies e nos furos.

2. Projeto de luminária

É sua responsabilidade cuidar de luminárias com características de alta estabilidade e mínimas vibrações, para que seja possível melhorar a precisão e repetibilidade da usinagem.

3. Otimização do percurso

Os caminhos de corte moldados dessa ferramenta de otimização buscam minimizar o engate da ferramenta e também reduzir a força de corte, o que, por sua vez, se beneficia pelo melhor acabamento da peça e também pela maior durabilidade da ferramenta.

4. Resfriamento e Lubrificação

Você consegue isso por meio de resfriamento e lubrificação eficazes para minimizar a criação de calor, bem como o atrito que levaria ao superaquecimento da peça e ao desgaste das ferramentas na usinagem de aço inoxidável.

5. Rebarbação e Acabamento

Mas com diferentes ferramentas, como conjunto de rebarbação ou escova, você remove rebarbas e defeitos na camada superficial e consegue peças com qualidade perfeita e funcionamento impecável.

6. Inspeção

Você examina manualmente as peças para ajustar o tamanho e a superfície de acordo com os desenhos e desenhos fornecidos para as especificações e padrão de qualidade.

Aplicações de usinagem de aço inoxidável

  • Aeroespacial: Lâminas de turbina e sistemas de exaustão, e também fixadores aeroespaciais como parafusos e cavilhas.
  • Automotivo: Sistemas de escapamento, peças de motor, componentes de transmissão e reforços de chassi.
  • Dispositivos Médicos: Instrumentos cirúrgicos, implantes ortopédicos, ferramentas odontológicas e equipamentos de diagnóstico.
Dispositivos médicos de aço inoxidável

Dispositivos médicos de aço inoxidável

  • Equipamentos de processamento de alimentos: correias transportadoras, tanques de mistura, lâminas de corte e acessórios sanitários
Lâminas de corte de aço inoxidável

Lâminas de corte de aço inoxidável

  • Petróleo e Gás: Válvulas, bombas, tubulações e perfuração
Válvula de esfera de aço inoxidável

Válvula de esfera de aço inoxidável

  • Marinha: Construção naval, construção offshore e sistemas de propulsão marítima
  • Processamento Químico: O processamento de aço inoxidável é uma etapa de produção crucial para a fabricação de dispositivos usados em indústrias químicas, como reatores, trocadores de calor, tanques e tubulações.
  • Energia Renovável: Os componentes fabricados em aço inoxidável usinado são utilizados na indústria de energia renovável, como geração de energia eólica e solar, componentes de turbinas, estruturas de painéis solares e estruturas de montagem.

Conclusão

No coração de todas as indústrias reside o uso generalizado da usinagem de aço inoxidável, que serve como um lembrete de seu papel insubstituível. Com a evolução da tecnologia e das indústrias, a usinagem de aço inoxidável continuará sendo uma força imperativa que atende às necessidades dinâmicas da sociedade.

Mais recursos:

Perfuração de aço inoxidável – Fonte: TSINFA

Ferramentas de usinagem CNC – Fonte: TSINFA

Usinagem de aço inoxidável – Fonte: 3ERP